[发明专利]一种带有锥形汇水沉头的多管深井换热装置

说明书

本发明涉及深井换热技术领域，公开了一种带有锥形汇水沉头的多管深井换热装置，包括护壁套管，所述护壁套管设在深井内，所述护壁套管的上端口设有井口密封装置，所述井口密封装置的端面设有多层环状布置的通孔，所述通孔内设有水管，所述水管的下端设有汇水沉头，所述汇水沉头包括锥形薄壁罩体、盖板，所述锥形薄壁罩体的开口处设有盖板，且盖板的端面设有与水管连接的安装孔，位于内圈的所述水管连接有用于冷水介质注入的冷集分水器，位于外圈的所述水管连接有用于热水介质排出的热集分水器，本申请利用取热不取水的深井换热技术开采干热岩中的热量，实现了地热清洁利用，成本低，强度高，施工难度小，换热效率高，应用前景十分可观。

技术领域

本发明涉及深井换热技术领域，特别涉及一种带有锥形汇水沉头的多管深井换热装置。

背景技术

随着人类对可再生能源需求的增加，地热能的规模化开发利用势在必行，而深层地热能储量丰富，具有极大的开采利用空间，深层地热资源分为水热型地热能和干热岩型地热能，水热型地热能通过直接开采地热水方式实现地热能的利用，然而近年来国家对地下水资源的保护愈加重视，水热型地热资源的开采受到制约，即便在允许开采地下水的情况下，也会由于地下资源的不确定性，迫使实际工程中不得不将水热型地热资源开采技术转化为深井换热技术，另一方面，深井换热技术的发展可对废弃的石油钻井、矿井等井中的热量加以利用，具有明显的节资环保效益。

但是现有的深井换热器的外管均为圆形，使得换热器与地热水之间的热传递时间较短，从而导致换热效果不佳，换热效率低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种带有锥形汇水沉头的多管深井换热装置，采用多管和流速差设计，管壁总面积增加，管间间隙有能保证井水的流动性，成本低，施工难度小，换热效率高，有效的解决了上述背景技术中提出的问题。

本发明采用的技术方案如下：一种带有锥形汇水沉头的多管深井换热装置，包括护壁套管，所述护壁套管设在深井内，且护壁套管的滤孔位于地热水流动带上，所述护壁套管的上端口设有井口密封装置，所述井口密封装置的端面设有多层环状布置的通孔，所述通孔的内圈与外圈的排布数量不同或所述通孔的内圈与外圈的直径不同，产生的流速差确保充分换热，所述通孔内设有水管，所述水管的下端设有汇水沉头，所述汇水沉头包括锥形薄壁罩体、盖板，所述锥形薄壁罩体的开口处设有盖板，且盖板的端面设有与通孔一一对应的安装孔，且安装孔与水管连接，位于内圈的所述水管连接有用于冷水介质注入的冷集分水器，位于外圈的所述水管连接有用于热水介质排出的热集分水器。

在具体设置上述井口密封装置时，考虑到地热水可能无法到达井口密封装置位置，进而使得井口密封装置两侧产生压力差，导致井口密封装置变形，所述井口密封装置的直径小于护壁套管的直径，且井口密封装置可以在护壁套管内滑动以适应地热水位高度的变化。

在具体设置上述井口密封装置时，考虑到井口密封装置与水管的密封性问题，所述井口密封装置与水管之间设有耐高温硅胶密封圈。

在具体设置上述汇水沉头时，考虑到地热水的成分不同，为了避免腐蚀以及对地热水形成污染，所述汇水沉头的材质为不锈钢、钛合金中的一种。

在具体设置上述水管时，考虑到水管的座入深度较深，同时考虑到地热水的成分不同，为了避免腐蚀以及对地热水形成污染，所述水管的材质为不锈钢、钛合金中的一种，所述水管为分段焊接组成，所述水管的管壁厚度由上到下逐渐变厚。

在具体设置上述水管时，考虑到水管的座入深度较深，同时考虑到地热水的成分不同，为了避免腐蚀以及对地热水形成污染，所述水管的材质为PERT材料，所述水管为分段通过活节热熔对接组成，所述水管的管壁厚度由上到下逐渐变厚。

在具体设置上述水管时，考虑到同等面积上水管布置的数量多少问题，所述通孔为圆角矩形孔，且通孔的长轴朝向井口密封装置的圆心，所述水管为扁管，且扁管与圆角矩形孔适配，随着水管数量的增加，水流量进一步增大，再次提升了换热效率，并且这样形式的水管之间间隙水阻小，地热水通过性更好。